JPH0280570A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JPH0280570A
JPH0280570A JP63228806A JP22880688A JPH0280570A JP H0280570 A JPH0280570 A JP H0280570A JP 63228806 A JP63228806 A JP 63228806A JP 22880688 A JP22880688 A JP 22880688A JP H0280570 A JPH0280570 A JP H0280570A
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hydrogen radical
film
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hydrogen
contg
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Atsushi Kodama
淳 児玉
Makoto Araki
荒木 信
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 電子写真用感光体の表面保護層等の高炭素含有アモルフ
ァスシリコン系薄膜を成膜するのに使用される薄膜形成
装置に関し、 膜質を均一化できるようにすることを目的とし、プラズ
マが励起され原料ガスが供給される堆積空間に、水素ラ
ジカル供給手段により発生される水素ラジカルを送り込
んで、前記堆積空間内にセットされた基体の表面へ高炭
素含有アモルファスシリコン膜を成膜する薄膜形成装置
において、前記水素ラジカル供給手段の出口に、前記堆
積空間への水素ラジカルを均一に送り込むための水素ラ
ジカル導入部を設けた構成とする。
(産業上の利用分野〕 本発明は電子写真用感光体の表面保護層等の高炭素含有
アモルファスシリコン系薄膜を成膜するのに使用される
薄膜形成装置に関する。
電子写真感光体の材料として、水素化アモルファスシリ
コン(a −5l : 1()は、耐久性、無公害、感
度の良さという点から有望視されている。第5図に感光
体構成図を示し、感光体101は、基体102上に、プ
ロフキングii(ボロン高ドープのa−Si:H)10
3、感光層(ボロン低ドープのa−Sill()104
、表面保護層(炭素含有のa−5iC:H)105を順
次形成して構成されている0表面保護層105は、表面
から光導電性を持つ感光層104へのキャリア注入を防
ぐために、絶縁性に優れかつ透光性に優れていることが
必要であり、従来は低炭素含有のa −5iC: H(
aSi+−xcx ’ Hでz < 9.5 )のもの
が多く使われてきた。このa  5iH−1cx : 
H(x < 0.5)は、表面保護層として十分な硬度
と透光性と絶縁性を持っているが、この膜を表面保護層
として使用した感光体は、例えば35℃80%RHの高
温高湿度で像がぼやける現象(以下、検流れと呼ぶ)が
起きるという欠点がある。この検流れの原因は、本出願
人により既に提案された特願昭63−58214号(出
願日;昭和63年3月14日)に詳しく述べであるので
ここでは省略する。検流れを防止するには、表面保護層
に高炭素含有のa  5ly−xCX:H(x≧0.5
)が望まれる。
〔従来の技術〕
第6図は従来の高周波プラズマCVD (RF−CVD
)法によるa−SiC:H膜形成装置の概略図で、図中
、1〜4は原料ガス供給用ボンベである0例えばボンベ
lにはSi、H,が、ボンベ2にはCJIが、ボンベ3
にはH2が、ボンベ4にはArがそれぞれ収納されてい
る。成膜に際しては、これらのガスを流量調整器5で制
御して真空容器6内へ導く。そして、2枚の電極7,7
′にRF電源8により、13.56MHzのRF電力を
印加してプラズマを発生させ、基板9上に膜を堆積させ
る。なお、排気は、メカニカルブースタポンプ10、ロ
ータリポンプ11により行われる。
しかし、このRF−CVD法による成膜では、緻密な高
炭素含有a−SiC:Hを得ることはできなかった。
そこで、これに代わるものとして、本出願人は水素ラジ
カルアシストRF−CVD法による成膜法を提案(前述
の特願昭63−58214号)している。第7図はこの
成膜法によるa−3iC:H膜形成装置の概略図で、図
中、21は2.45G)lzのマイクロ波発振器、22
は導波管、23は石英管、24はプラズマ発注炉、25
は水素ガス導入部、26は真空容器、27はヒータ28
により加熱される基台、29はRF電極、30は原料ガ
ス(SiJi、CJI等)導入部、31は13.56M
HzのRF電源、32はメカニカルブースタポンプ、3
3はロータリポンプである。
成膜に際しては、真空容器26内で、RF電極29に対
向して、該RF電極29との間に堆積空間34を形成す
る基台27上に基体100をセットし、これをヒータ2
8により250℃に加熱して、原料ガス導入部30から
堆積空間34内に、5iJaを2 cc/winの流量
で、C5Hsを20cc/winの流量でそれぞれ供給
してRF電源31からRF電極29にRFパワー100
Wを供給する。同時に、水素ガス導入部25からH2を
100cc/a+inの流量で供給し、これをプラズマ
発生炉24で、マイクロ波発振器21から導波管22を
通し供給されるパワー380Wのマイクロ波により分解
し、水素ラジカルとして堆積空間34に供給する。この
ときの真空容器26内の圧力はポンプ32.33により
Q、 l torrに維持する。この工程により基体1
00の表面に形成されたa −5i1−、C,: H膜
のXは0.8であり、咳高炭素含有のa−SiC:H膜
は、良好な絶縁性を持つ緻密なものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、この水素ラジカルアシストRF−CVD法によ
る成膜時には、場所による膜質の違いが生じる。これは
、水素カシカルを発生させる石英管23の直径が、例え
ば30鶴と小さく (導波管22により決まる)、堆積
空間34内で水素ラジカルの濃度差が生じるためと考え
られる。そして、この膜質のむらは、電子写真感光体の
ような円筒形基体にa−SiC:H膜を形成する場合、
画像品質低下の大きな原因となる。
本発明は膜質を均一化することのできる薄膜形成装置を
提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理説明図(第1図(alは全体概要
を示す斜視図、第1図(b)は水素ラジカル導入部の斜
視図)で、図中、41は水素ラジカル供給手段、42は
水素ラジカル導入部である。なお、本図は第7図の装置
に本発明が適用されたものを示している。
水素ラジカル供給手段41は、本図の場合、導波管22
と、該導波管22に接続する図示しないマイクロ波発振
器と、石英管23と、プラズマ発生炉24と、水素ガス
導入部25とより構成され、水素ラジカルを発生させる
水素ラジカル導入部42は、堆積空間34へ水素ラジカ
ルを均一に送り込める形成を有している。
本図の場合は、水素ラジカル導入部42は、第1図(b
)に示すように、それぞれ末広がり形状を有する導入部
外壁43と導入部内壁44とを同心に配置してこれらを
押え棒45により連結して成り、水素ラジカル供給手段
41の出口すなわち石英管23の先端に接続されている
。この状態で、水素ラジカル導入部42は、真空容器2
6内で堆積空間34に対向している。
〔作 用〕
成膜時にプラズマ発生炉24で発生した水素ラジカルは
、水素ラジカル導入部42を通り堆積空間34に供給さ
れるが、この水素ラジカル導入部42を通ることによっ
て、水素ラジカルは堆積空間34に均一に広がる。この
とき、第1図(blに示すd、、d、、D、、 Dxを
変化させることによって均一性を調整することができる
このように、堆積空間34への水素ラジカル供給は均一
に行われるため、基体100に成膜される高炭素含有a
−SiC:Hの膜質を均一化することが可能になる。
〔実施例〕
以下、第2図乃至第4図に関連して本発明の詳細な説明
する。
第2図及び第3図に第1の実施例を示す。本例は円筒状
基体102に成膜を行う場合のものである。
第2図は本発明に係る薄膜形成装置の概略図で、図中、
41は第1図と同様の水素ラジカル供給手段、51は水
素ラジカル導入部、52はヒータ、52′はヒータ用電
源、53はRF電源、54は堆積空間である。なお、第
1.7図と同様の部材には同じ符号を付している。基体
102には、a−3t感光ドラム用の直径80酊、長さ
260I11のアルミニウムの素管を用いた。
水素ラジカル導入部51は、堆積空間54へ水素ラジカ
ルを均一に送り込むためのもので、第3図に示すように
、それぞれ末広がり形状を有する導入部外壁55と導入
部内壁56とを連結して構成されている。この水素ラジ
カル導入部51は、石英管23の先端に接続され、真空
容器26内で堆積空間54に対向している。
成膜に際しては、原料ガス(SiJ、 2 cc/al
linとCsH* 10 cc/win)を原料ガス導
入部30からRF電極53を通して真空容器26内に導
入するとともに、水素ガス導入部25から水素(Hz)
200cc/sinを導入する。そして、基体102の
温度250℃、真空容器26内の圧力0.2 torr
、 RFパワー100W、マイクロ波パワー540Wで
a−SiC:Hを成膜する。
次表1は、水素ラジカル導入部51の有無による円筒状
基体102の中心部と端部の膜質の違いを示すものであ
る。
光学バンドギャップEgoptと、構造の緻密性を表わ
すとされているB値とは、ともにa−5iC:Hの膜質
を知る上で重要な値であるが、水素ラジカル導入部51
を入れることによって膜質が均一になり、成膜速度も同
じとなった。実験に際しては、第3図のhz/h+の比
を0.1〜0.5まで、H,/H,の比を0.3〜0.
7まで変化させて実験を行ったが、上記表1の結果は、
hz/l)+=0、2、H,/H,=0.5のときの値
である。
第4図に第2の実施例を示す。
本例は第1図の場合と同様に平板状の基体100に成膜
する場合のものである。
本例の場合も、真空容器26内で堆積空間34に対向す
る水素ラジカル導入部51を用いることによって、前例
と同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、水素ラジカル導入
部を設けることにより、水素ラジカルを均一に堆積空間
に送り込むことができるため、成膜される高炭素含有a
−SiC:Hの膜質を均一化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 (blは本発明の原理説明図、第2図
は本発明の第1の実施例の薄膜形成装置の概略図、 第3図は同、水素ラジカル導入部の形状を示す斜視図、 第4図は本発明の第2の実施例の薄膜形成装置の概略図
、 第5図はa −5t悪感光構成図、 第6図は従来のRF−CVD法によるa −3iC:H
膜形成装置の概略図、 第7図は従来の水素ラジカルアシス1−RF−CVD法
によるa−5iC:H膜形成装置の概略図で、図中、 34.35は堆積空間、 41は水素ラジカル供給手段、 42.51は水素ラジカル導入部である。 1へ弗 抹禦 多( 38Z 第4図 51水素ラジ力ル導入部 a−5i伝光体構成図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. プラズマが励起され原料ガスが供給される堆積空間(3
    4)に、水素ラジカル供給手段(41)により発生され
    る水素ラジカルを送り込んで、前記堆積空間(34)内
    にセットされた基体の表面へ高炭素含有アモルファスシ
    リコン膜を成膜する薄膜形成装置において、前記水素ラ
    ジカル供給手段(41)の出口に、前記堆積空間(34
    )へ水素ラジカルを均一に送り込むための水素ラジカル
    導入部(42)を設けたことを特徴とする薄膜形成装置
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